Co kdybychom viděli dovnitř vulkánu? Kredit: Galeria del Ministerio de Defensa del Perú / Wikimedia Commons.

Na naši planetu neustále prší miony. Jsou to přízraky, kterých si za normálních okolností nevšimneme. Přesto jich každou sekundu proletí hlavou člověka několik set. Jde o nestabilní elementární částice, které obvykle vznikají při rozpadu pionu v horních vrstvách atmosféry. Mion se rozpadne na lehčí částice asi za 2,2 mikrosekundy, ale za tu dobu se miony často dostanou až na zemský povrch, protože letí relativistickou rychlostí a provází je dilatace času.

Giovanni Leone. Kredit: G. Leone / Wikimedia Commons.

Pro nás jsou miony neškodné a navíc mohou být užitečné. Procházejí pevnou hmotou jako nic a přitom je možné je detekovat. S trochou snahy je můžeme používat jako „rentgen“ na objekty, do nichž bychom se jinak jen tak nepodívali. Vědci nedávno využili miony při objevu neznámých prostor ve Velké pyramidě v Gíze. Možností je ale daleko víc.

Geofyzik Giovanni Leone z chilské University of Atacama a jeho spolupracovníci nedávno díky mionům nahlédli do nitra sopek. Mionografie (anglicky muography) dokáže zobrazit vnitřní strukturu vulkánu. Badatelé měřili, jak miony procházejí magmatem, magmatickým krbem a horninou. Časem bychom to mohli využít k mapování pohybů magmatu a k předpovídání nebezpečných erupcí.

Miony jsou takové těžké a rychlé elektrony, s nimiž mají řadu společných znaků. Nesou záporný náboj, jsou podstatně těžší než elektrony a pohybují se téměř rychlostí světla. Díky těmto vlastnostem procházejí i pevnou hmotou, ale nikoliv bez následků. Čím hustší je ta hmota, tím více miony ztrácejí rychlost a dříve se rozpadají.

Rozpad mionu. Kredit: Thymo / Wikimedia Commons.

Miony mimo jiné vlétají do sopek a opět vylétají ven. Pokud ale prolétají hustou hmotou, například magmatem, tak se stává, že to nestihnou a rozpadnou se uvnitř sopky. Je to vlastně podobné jako s rentgenem, kdy rentgenové paprsky různě dobře procházejí různou hmotou. Vědci „rentgenují“ sopky tak, že kolem nich létají v helikoptéře s detektory mionů a snaží se získat obraz vnitřku sopky. Jeden mionový detektor vytvoří 2D snímek. S použitím více detektorů kolem vulkánu je možné sestavit hrubý 3D obraz.

Leone s kolegy otestovali mionografii na japonských vulkánech Sakuradžima a Asama, vulkánu na Guadeloupe a třech italských vulkánech, včetně Vesuvu. V budoucnu by mělo být možné s touto metodou sledovat pohyby magmatu v reálném čase. Erupci často předchází pohyb magmatu vzhůru do kráteru, čehož je možné využít k varování, že bezprostředně hrozí sopečný výbuch. Předpovídání erupcí je přitom jedním ze „svatých grálů“ vulkanologie. Bylo by skvělé, kdybychom to konečně dokázali se slušnou mírou jistoty.

Literatura

Science Alert 17. 11. 2021.

Proceedings of the Royal Society A online 10. 11. 2021.